專(zhuān)題3 金屬及其化合物 10年高考化學(xué)真題專(zhuān)題分類(lèi)匯編

專(zhuān)題三金屬及其化合物考點(diǎn)1鈉、鐵及其化合物1.(2024北京,8,3分)關(guān)于Na2CO3和NaHCO3的下列說(shuō)法中,不正確的是()A.兩種物質(zhì)的溶液中,所含微粒的種類(lèi)相同B.可用NaOH溶液使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3C.利用二者熱穩(wěn)定性差異,可從它們的固體混合物中除去NaHCO3D.室溫下,二者飽和溶液的pH差約為4,主要是由于它們的溶解度差異答案D2.(2024山東,2,2分)化學(xué)品在食品工業(yè)中也有重要應(yīng)用,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.活性炭可用作食品脫色劑B.鐵粉可用作食品脫氧劑C.谷氨酸鈉可用作食品增味劑D.五氧化二磷可用作食品干燥劑答案D3.(2024黑、吉、遼,5,3分)家務(wù)勞動(dòng)中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)知識(shí)。下列相關(guān)解釋錯(cuò)誤的是()A.用過(guò)氧碳酸鈉漂白衣物:Na2CO4具有較強(qiáng)氧化性B.釀米酒需晾涼米飯后加酒曲:乙醇受熱易揮發(fā)C.用檸檬酸去除水垢:檸檬酸酸性強(qiáng)于碳酸D.用堿液清洗廚房油污:油脂可堿性水解答案B4.(2024浙江6月選考,2,3分)下列說(shuō)法不正確的是()A.Al(OH)3呈兩性,不能用于治療胃酸過(guò)多B.Na2O2能與CO2反應(yīng)產(chǎn)生O2,可作供氧劑C.FeO有還原性,能被氧化成Fe3O4D.HNO3見(jiàn)光易分解,應(yīng)保存在棕色試劑瓶中答案A5.(2024浙江6月選考,5,3分)化學(xué)與人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。下列說(shuō)法不正確的是()A.部分金屬可在高溫下用焦炭、一氧化碳、氫氣等還原金屬礦物得到B.煤的氣化是通過(guò)物理變化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程C.制作水果罐頭時(shí)加入抗氧化劑維生素C,可延長(zhǎng)保質(zhì)期D.加入混凝劑聚合氯化鋁,可使污水中細(xì)小懸浮物聚集成大顆粒答案B6.(2024湖南,11,3分)中和法生產(chǎn)Na2HPO4·12H2O的工藝流程如下:已知:①H3PO4的電離常數(shù):Ka1=6.9×②Na2HPO4·12H2O易風(fēng)化。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.“中和”工序若在鐵質(zhì)容器中進(jìn)行,應(yīng)先加入Na2CO3溶液B.“調(diào)pH”工序中X為NaOH或H3PO4C.“結(jié)晶”工序中溶液顯酸性D.“干燥”工序需在低溫下進(jìn)行答案C7.(2024新課標(biāo),9,6分)實(shí)驗(yàn)室中利用下圖裝置驗(yàn)證鐵與水蒸氣的反應(yīng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)為3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)B.酒精燈移至濕棉花下方實(shí)驗(yàn)效果更佳C.用火柴點(diǎn)燃肥皂泡檢驗(yàn)生成的氫氣D.使用硬質(zhì)玻璃試管盛裝還原鐵粉答案B8.(2024安徽,3,3分)青少年幫廚既可培養(yǎng)勞動(dòng)習(xí)慣,也能將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。下列有關(guān)解釋合理的是()A.清洗鐵鍋后及時(shí)擦干,能減緩鐵鍋因發(fā)生吸氧腐蝕而生銹B.烹煮食物的后期加入食鹽,能避免NaCl長(zhǎng)時(shí)間受熱而分解C.將白糖熬制成焦糖汁,利用蔗糖高溫下充分炭化為食物增色D.制作面點(diǎn)時(shí)加入食用純堿,利用NaHCO3中和發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的酸答案A9.(2024廣東,7,2分)“光榮屬于勞動(dòng)者,幸福屬于勞動(dòng)者?！毕铝袆趧?dòng)項(xiàng)目與所述化學(xué)知識(shí)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的是()選項(xiàng)勞動(dòng)項(xiàng)目化學(xué)知識(shí)A水質(zhì)檢驗(yàn)員:用滴定法測(cè)水中Cl-含量Ag++Cl-AgCl↓B化學(xué)實(shí)驗(yàn)員:檢驗(yàn)Na2O2是否失效2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑C化工工程師:進(jìn)行順丁橡膠硫化碳碳雙鍵可打開(kāi)與硫形成二硫鍵D考古研究員:通過(guò)14C測(cè)定化石年代C60與石墨烯互為同素異形體答案D10.(2023湖南,7,3分)取一定體積的兩種試劑進(jìn)行反應(yīng),改變兩種試劑的滴加順序(試劑濃度均為0.1mol·L-1),反應(yīng)現(xiàn)象沒(méi)有明顯差別的是()選項(xiàng)試劑①試劑②A氨水AgNO3溶液BNaOH溶液Al2(SO4)3溶液CH2C2O4溶液酸性KMnO4溶液DKSCN溶液FeCl3溶液答案D11.(2023浙江1月選考,5,3分)下列關(guān)于元素及其化合物的性質(zhì)說(shuō)法不正確的是()A.Na和乙醇反應(yīng)可生成H2B.工業(yè)上煅燒黃鐵礦(FeS2)生產(chǎn)SO2C.工業(yè)上用氨的催化氧化制備N(xiāo)OD.常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)可制備N(xiāo)O2答案D12.(2022廣東,6,2分)勞動(dòng)開(kāi)創(chuàng)未來(lái)。下列勞動(dòng)項(xiàng)目與所述的化學(xué)知識(shí)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的是()選項(xiàng)勞動(dòng)項(xiàng)目化學(xué)知識(shí)A面包師用小蘇打作發(fā)泡劑烘焙面包Na2CO3可與酸反應(yīng)B環(huán)保工程師用熟石灰處理酸性廢水熟石灰具有堿性C工人將模具干燥后再注入熔融鋼水鐵與H2O高溫下會(huì)反應(yīng)D技術(shù)人員開(kāi)發(fā)高端耐腐蝕鍍鋁鋼板鋁能形成致密氧化膜答案A13.(2022廣東,14,4分)下列關(guān)于Na的化合物之間轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě)正確的是()A.堿轉(zhuǎn)化為酸式鹽:OH-+2H++CO32-HCO3-B.堿轉(zhuǎn)化為兩種鹽:2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2OC.過(guò)氧化物轉(zhuǎn)化為堿:2O22-+2H2O4OH-+O2D.鹽轉(zhuǎn)化為另一種鹽:Na2SiO3+2H+H2SiO3↓+2Na+答案B14.(2022海南,1,2分)化學(xué)與日常生活息息相關(guān)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.使用含氟牙膏能預(yù)防齲齒B.小蘇打的主要成分是Na2CO3C.可用食醋除去水垢中的碳酸鈣D.使用食品添加劑不應(yīng)降低食品本身營(yíng)養(yǎng)價(jià)值答案B15.(2022湖北,8,3分)硫代碳酸鈉能用于處理廢水中的重金屬離子,可通過(guò)如下反應(yīng)制備:2NaHS(s)+CS2(l)Na2CS3(s)+H2S(g)下列說(shuō)法正確的是()A.Na2CS3不能被氧化B.Na2CS3溶液顯堿性C.該制備反應(yīng)是熵減過(guò)程D.CS2的熱穩(wěn)定性比CO2的高答案B16.(2022湖南,7,3分)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡(jiǎn)單流程如下:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C.合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D.濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用答案C17.(2022山東,11,4分)某同學(xué)按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),欲使瓶中少量固體粉末最終消失并得到澄清溶液。下列物質(zhì)組合不符合要求的是()氣體液體固體粉末ACO2飽和Na2CO3溶液CaCO3BCl2FeCl2溶液FeCHClCu(NO3)2溶液CuDNH3H2OAgCl答案A18.(2022北京,4,3分)下列方程式與所給事實(shí)不相符的是()A.加熱NaHCO3固體,產(chǎn)生無(wú)色氣體:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑B.過(guò)量鐵粉與稀硝酸反應(yīng),產(chǎn)生無(wú)色氣體:Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2C.苯酚鈉溶液中通入CO2,出現(xiàn)白色渾濁:+CO2+H2O+NaHCO3D.乙醇、乙酸和濃硫酸混合加熱,產(chǎn)生有香味的油狀液體:CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O答案B19.(2022浙江1月選考,8,2分)下列說(shuō)法不正確的是()A.鎂合金密度較小、強(qiáng)度較大,可用于制造飛機(jī)部件B.還原鐵粉可用作食品干燥劑C.氯氣、臭氧、二氧化氯都可用于飲用水的消毒D.油脂是熱值最高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)答案B20.(2022浙江6月選考,22,2分)關(guān)于化合物FeO(OCH3)的性質(zhì),下列推測(cè)不合理的是()A.與稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl3、CH3OH、H2OB.隔絕空氣加熱分解生成FeO、CO2、H2OC.溶于氫碘酸(HI),再加CCl4萃取,有機(jī)層呈紫紅色D.在空氣中,與SiO2高溫反應(yīng)能生成Fe2(SiO3)3答案B21.(2022河北,15,14分)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)紅渣的主要成分為(填化學(xué)式);濾渣①的主要成分為(填化學(xué)式)。

(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是。

(3)還原工序中,不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)工序①的名稱(chēng)為,所得母液循環(huán)使用。

(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價(jià)為,氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,所加試劑為和(填化學(xué)式,不引入雜質(zhì))。

答案(1)Fe2O3SiO2(2)增大固液接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高黃鐵礦的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌(5)+26Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6N(6)H2O2NH3·H2O考點(diǎn)2金屬資源的開(kāi)發(fā)利用1.(2024黑、吉、遼,13,3分)某工廠利用銅屑脫除鋅浸出液中的Cl-并制備Zn,流程如下?！懊撀取辈襟E僅Cu元素化合價(jià)發(fā)生改變。下列說(shuō)法正確的是()鋅浸出液中相關(guān)成分(其他成分無(wú)干擾)離子Zn2+Cu2+Cl-濃度(g·L-1)1450.031A.“浸銅”時(shí)應(yīng)加入足量H2O2,確保銅屑溶解完全B.“浸銅”反應(yīng):2Cu+4H++H2O22Cu2++H2↑+2H2OC.“脫氯”反應(yīng):Cu+Cu2++2Cl-2CuClD.脫氯液凈化后電解,可在陽(yáng)極得到Zn答案C2.(2024貴州,13,3分)貴州重晶石礦(主要成分BaSO4)儲(chǔ)量占全國(guó)1/3以上。某研究小組對(duì)重晶石礦進(jìn)行“富礦精開(kāi)”研究,開(kāi)發(fā)了制備高純納米鈦酸鋇(BaTiO3)工藝。部分流程如下:下列說(shuō)法正確的是()A.“氣體”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶質(zhì)是Na2SB.“系列操作”可為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥C.“合成反應(yīng)”中生成BaTiO3的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)D.“洗滌”時(shí)可用稀H2SO4去除殘留的堿,以提高純度答案B3.(2024廣東,14,4分)部分含Mg或Al或Fe物質(zhì)的分類(lèi)與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖。下列推斷合理的是()A.若a在沸水中可生成e,則a→f的反應(yīng)一定是化合反應(yīng)B.在g→f→e→d轉(zhuǎn)化過(guò)程中,一定存在物質(zhì)顏色的變化C.加熱c的飽和溶液,一定會(huì)形成能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)的紅棕色分散系D.若b和d均能與同一物質(zhì)反應(yīng)生成c,則組成a的元素一定位于周期表p區(qū)答案B4.(2023湖南,9,3分)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下:已知:①溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Al(OH)3開(kāi)始沉淀pH1.94.26.23.5完全沉淀pH3.26.78.24.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈堿性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中,當(dāng)Cu2+和Zn2+完全沉淀時(shí),溶液中c(CD.“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后,可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水答案D5.(2023遼寧,10,3分)某工廠采用如下工藝制備Cr(OH)3,已知焙燒后Cr元素以+6價(jià)形式存在,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.“焙燒”中產(chǎn)生CO2B.濾渣的主要成分為Fe(OH)2C.濾液①中Cr元素的主要存在形式為CrOD.淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用答案B6.(2022廣東,1,2分)中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng),在世界文明中獨(dú)樹(shù)一幟,漢字居功至偉。隨著時(shí)代發(fā)展,漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵,其載體也發(fā)生相應(yīng)變化。下列漢字載體主要由合金材料制成的是()漢字載體選項(xiàng)A.獸骨B.青銅器C.紙張D.液晶顯示屏答案B7.(2022海南,6,2分)依據(jù)下列實(shí)驗(yàn),預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象AMgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過(guò)量產(chǎn)生白色沉淀后沉淀消失BFeCl2溶液中滴加KSCN溶液溶液變血紅色CAgI懸濁液中滴加NaCl溶液至過(guò)量黃色沉淀全部轉(zhuǎn)化為白色沉淀D酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至過(guò)量溶液紫紅色褪去答案D8.(2022浙江6月選考,24,2分)尖晶石礦的主要成分為MgAl2O4(含SiO2雜質(zhì))。已知:MgAl2O4(s)+4Cl2(g)MgCl2(s)+2AlCl3(g)+2O2(g)ΔH>0。該反應(yīng)難以發(fā)生,但采用“加炭氯化法”可以制備MgCl2和AlCl3,同時(shí)還可得到副產(chǎn)物SiCl4(SiCl4沸點(diǎn)為58℃,AlCl3在180℃升華):MgAl2O4(s)+4C(s)+4Cl2(g)MgCl2(s)+2AlCl3(g)+4CO(g)。下列說(shuō)法不正確的是()A.制備時(shí)要保持無(wú)水環(huán)境B.輸送氣態(tài)產(chǎn)物的管道溫度要保持在180℃以上C.氯化時(shí)加炭,既增大了反應(yīng)的趨勢(shì),又為氯化提供了能量D.為避免產(chǎn)生大量CO2,反應(yīng)過(guò)程中需保持炭過(guò)量答案D9.(2022山東,12,4分)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下,可能用到的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開(kāi)始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M(fèi)為ZnB.浸取時(shí),增大O2壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出C.中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2D.還原時(shí),增大溶液酸度有利于Cu的生成答案D10.(2024北京,18,12分)利用黃銅礦(主要成分為CuFeS2,含有SiO2等雜質(zhì))生產(chǎn)純銅,流程示意圖如下。(1)礦石在焙燒前需粉碎,其作用是。

(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解產(chǎn)生的SO3使礦石中的銅元素轉(zhuǎn)化為CuSO4。(NH4)2SO4發(fā)生熱分解的化學(xué)方程式是。

(3)礦石和過(guò)量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同質(zhì)量,在不同溫度下焙燒相同時(shí)間,測(cè)得:ⅰ.“吸收”過(guò)程氨吸收率和“浸銅”過(guò)程銅浸出率變化如圖;ⅱ.400℃和500℃時(shí),固體B中所含銅、鐵的主要物質(zhì)如表。溫度/℃B中所含銅、鐵的主要物質(zhì)400Fe2O3、CuSO4、CuFeS2500Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO①溫度低于425℃,隨焙燒溫度升高,銅浸出率顯著增大的原因是

。

②溫度高于425℃,根據(jù)焙燒時(shí)可能發(fā)生的反應(yīng),解釋銅浸出率隨焙燒溫度升高而降低的原因是

。

(4)用離子方程式表示置換過(guò)程中加入Fe的目的:。

(5)粗銅經(jīng)酸浸處理,再進(jìn)行電解精煉;電解時(shí)用酸化的CuSO4溶液做電解液,并維持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗銅若未經(jīng)酸浸處理,消耗相同電量時(shí),會(huì)降低得到純銅的量,原因是

。

答案(1)增大反應(yīng)物的接觸面積,使反應(yīng)更充分,加快反應(yīng)速率(2)(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O(3)①溫度低于425℃,隨焙燒溫度升高,(NH4)2SO4分解產(chǎn)生的SO3增多,可溶物CuSO4的含量增加②溫度高于425℃,發(fā)生反應(yīng)4CuFeS2+13O2+6CuSO410CuO+2Fe2(SO4)3+8SO2,隨焙燒溫度升高,難溶物CuO的含量增加(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+(5)粗銅若未經(jīng)酸浸處理,會(huì)含有較多的雜質(zhì)Fe,電解精煉時(shí)Fe會(huì)參與放電,導(dǎo)致消耗相同電量時(shí),得到純銅的量降低11.(2024河北,16,14分)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料,也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝,具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知:ⅰ.石煤是一種含V2O3的礦物,雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高溫下,苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽;室溫下,偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問(wèn)題:(1)釩原子的價(jià)層電子排布式為;焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為,產(chǎn)生的氣體①為(填化學(xué)式)。

(2)水浸工序得到濾渣①和濾液,濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣,濾液中雜質(zhì)的主要成分為(填化學(xué)式)。

(3)在弱堿性環(huán)境下,偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為;CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)?浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入(填工序名稱(chēng)),可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用。

(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為(填化學(xué)式)。

(5)下列不利于沉釩過(guò)程的兩種操作為(填序號(hào))。

a.延長(zhǎng)沉釩時(shí)間b.將溶液調(diào)至堿性c.攪拌d.降低NH4Cl溶液的濃度答案(1)3d34s2+5CO2(2)Na[Al(OH)4](3)Ca(VO3)2+HCO3-+OH-CaCO3+2VO3-+H2O加壓通入CO2可增大溶液中HCO3-的濃度,促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣,從而提高(4)NaCl(5)bd12.(2024新課標(biāo),27,14分)鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下:已知溶液中相關(guān)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)時(shí)的pH:Fe3+Fe2+Co3+Co2+Zn2+開(kāi)始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列問(wèn)題:(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理,目的是加快浸取速率、提高浸取效率(答案合理即可);“濾渣1”中金屬元素主要為Pb。

(2)“過(guò)濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,取少量反應(yīng)后的溶液,加入化學(xué)試劑K3[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)Fe2+,若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,需補(bǔ)加MnO2。

(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+3Co2++7H2OMnO2↓+3Co(OH)3↓+5H+、2MnO4-+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+(4)“除鈷液”中主要的鹽有K2SO4、ZnSO4(寫(xiě)化學(xué)式),殘留的Co3+濃度為10-16.7mol·L-1。

13.(2024湖南,16,14分)銅陽(yáng)極泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一種含貴金屬的可再生資源,回收貴金屬的化工流程如下:已知:①當(dāng)某離子的濃度低于1.0×10-5mol·L-1時(shí),可忽略該離子的存在;②AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)K=2.0×10-5;③Na2SO3易從溶液中結(jié)晶析出;④不同溫度下Na2SO3的溶解度如下:溫度/℃020406080溶解度/g14.426.137.433.229.0回答下列問(wèn)題:(1)Cu屬于ds區(qū)元素,其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d104s1;

(2)“濾液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“氧化酸浸”時(shí)Cu2Se反應(yīng)的離子方程式為Cu2Se+4H2O2+4H+2Cu2++H2SeO3+5H2O;

(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl:①在“氧化酸浸”工序中,加入適量NaCl的原因是使Ag+生成AgCl沉淀,同時(shí)確保Ag+不轉(zhuǎn)化為[AgCl2]-進(jìn)入濾液1中造成Ag的損失;

②在“除金”工序溶液中,Cl-濃度不能超過(guò)0.50mol·L-1;

(4)在“銀轉(zhuǎn)化”體系中,[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-濃度之和為0.075mol·L-1,兩種離子分布分?jǐn)?shù)δ[如δ([Ag(SO3)2]3-)=n([Ag(SO3)2]3-)n([Ag(SO3)2(5)濾液4中溶質(zhì)主要成分為Na2SO3(填化學(xué)式);在連續(xù)生產(chǎn)的模式下,“銀轉(zhuǎn)化”和“銀還原”工序需在40℃左右進(jìn)行,若反應(yīng)溫度過(guò)高,將難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),原因是濾液4中Na2SO3的濃度逐漸變大,溫度過(guò)高,Na2SO3溶解度變小從而結(jié)晶析出。

14.(2024黑、吉、遼,16,14分)中國(guó)是世界上最早利用細(xì)菌冶金的國(guó)家。已知金屬硫化物在“細(xì)菌氧化”時(shí)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,某工廠用細(xì)菌冶金技術(shù)處理載金硫化礦粉(其中細(xì)小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶煉金,工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)北宋時(shí)期我國(guó)就有多處礦場(chǎng)利用細(xì)菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅,“膽水”的主要溶質(zhì)為CuSO4(填化學(xué)式)。

(2)“細(xì)菌氧化”中,FeS2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42-+4H+(3)“沉鐵砷”時(shí)需加堿調(diào)節(jié)pH,生成Fe(OH)3(填化學(xué)式)膠體起絮凝作用,促進(jìn)了含As微粒的沉降。

(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙燒氧化”,“細(xì)菌氧化”的優(yōu)勢(shì)為BC(填標(biāo)號(hào))。

A.無(wú)需控溫B.可減少有害氣體產(chǎn)生C.設(shè)備無(wú)需耐高溫D.不產(chǎn)生廢液廢渣(5)“真金不怕火煉”表明Au難被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用為CN-絡(luò)合Au+。

(6)“沉金”中Zn的作用為作還原劑。

(7)濾液②經(jīng)H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-轉(zhuǎn)化為ZnSO4和HCN的化學(xué)方程式為Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4。用堿中和HCN可生成NaCN(填溶質(zhì)化學(xué)式)溶液,從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

15.(2024山東,18,12分)以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag的工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)“熱浸”時(shí),難溶的PbS和Ag2S轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質(zhì)硫。溶解等物質(zhì)的量的PbS和Ag2S時(shí),消耗Fe3+物質(zhì)的量之比為1∶1;溶液中鹽酸濃度不宜過(guò)大,除防止“熱浸”時(shí)HCl揮發(fā)外,另一目的是防止產(chǎn)生H2S(填化學(xué)式)。

(2)將“過(guò)濾Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反復(fù)用飽和食鹽水熱溶,電解所得溶液可制備金屬Pb?！半娊猗瘛标?yáng)極產(chǎn)物用尾液吸收后在工藝中循環(huán)使用,利用該吸收液的操作單元為熱浸。

(3)“還原”中加入鉛精礦的目的是還原過(guò)量的FeCl3。

(4)“置換”中可選用的試劑X為C(填標(biāo)號(hào));

A.AlB.ZnC.PbD.Ag“置換”反應(yīng)的離子方程式為Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-。

(5)“電解Ⅱ”中將富銀鉛泥制成電極板,用作陽(yáng)極(填“陰極”或“陽(yáng)極”)。

16.(2024貴州,16,15分)煤氣化渣屬于大宗固廢,主要成分為Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一種利用“酸浸—堿沉—充鈉”工藝,制備鈉基正極材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下:已知:①25℃時(shí),Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;②2Na[Al(OH)4](aq)Al2O3·3H2O(s)+2NaOH(aq)?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)“濾渣”的主要成分為SiO2(填化學(xué)式)。

(2)25℃時(shí),“堿沉”控制溶液pH至3.0,此時(shí)溶液中c(Fe3+)=2.8×10-6mol·L-1。

(3)“除雜”時(shí)需加入的試劑X是NaOH溶液。

(4)“水熱合成”中,NH4H2PO4作為磷源,“濾液2”的作用是提供Na+,水熱合成NaFePO4的離子方程式為Fe2++Na++H2PO4-+2OH-NaFePO4↓+2H2O。(5)“煅燒”得到的物質(zhì)也能合成鈉基正極材料NaFeO2,其工藝如下:①該工藝經(jīng)碳熱還原得到Fe3O4,“焙燒”生成NaFeO2的化學(xué)方程式為4Fe3O4+6Na2CO3+O212NaFeO2+6CO2。

②NaFeO2的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如甲所示。每個(gè)晶胞中含有NaFeO2的單元數(shù)有3個(gè)。

甲乙丙③若“焙燒”溫度為700℃,n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)=9∶8時(shí),生成純相Na1-xFeO2,則x=

14,其可能的結(jié)構(gòu)示意圖為乙(選填“乙”或“丙”)。17.(2024浙江6月選考,18,10分)礦物資源的綜合利用有多種方法,如鉛鋅礦(主要成分為PbS、ZnS)的利用有火法和電解法等。已知:①PbCl2(s)PbCl2(aq)H2[PbCl4];②電解前后ZnS總量不變;③AgF易溶于水。請(qǐng)回答:(1)根據(jù)富氧煅燒(在空氣流中煅燒)和通電電解(如圖)的結(jié)果,PbS中硫元素體現(xiàn)的性質(zhì)是還原性(選填“氧化性”“還原性”“酸性”“熱穩(wěn)定性”之一)。

產(chǎn)物B中有少量Pb3O4,該物質(zhì)可溶于濃鹽酸,Pb元素轉(zhuǎn)化為[PbCl4]2-,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Pb3O4+14HCl3H2[PbCl4]+Cl2↑+4H2O;從該反應(yīng)液中提取PbCl2的步驟如下:加熱條件下,加入PbO[或Pb(OH)2或PbCO3](填一種反應(yīng)試劑),充分反應(yīng),趁熱過(guò)濾,冷卻結(jié)晶,得到產(chǎn)品。

(2)下列說(shuō)法正確的是AB。

A.電解池中發(fā)生的總反應(yīng)是PbSPb+S(條件省略)B.產(chǎn)物B主要是鉛氧化物與鋅氧化物C.1mol化合物C在水溶液中最多可中和2molNaOHD.ClF的氧化性弱于Cl2(3)D的結(jié)構(gòu)為(或Cl),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)先除去樣品D中的硫元素,再用除去硫元素后的溶液探究X為何種元素。①實(shí)驗(yàn)方案:取D的溶液,加入足量NaOH溶液,加熱充分反應(yīng),然后用稀HNO3酸化,加入足量Ba(NO3)2溶液并且過(guò)濾除去BaSO4,向?yàn)V液中加入AgNO3溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則X為Cl元素,若不產(chǎn)生沉淀,則X為F元素;

②寫(xiě)出D(用HSO3X表示)的溶液與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式H++SO3X-+3OH-SO42-+X-+2H2O18.(2024全國(guó)甲,26,14分)鈷在新能源、新材料領(lǐng)域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價(jià)氧化物及鋅和銅的單質(zhì)。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注:加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol·L-1,其他金屬離子不沉淀,即認(rèn)為完全分離。已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。②以氫氧化物形式沉淀時(shí),lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的關(guān)系如圖所示。回答下列問(wèn)題:(1)“酸浸”前,需將廢渣磨碎,其目的是增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高原料利用率。

(2)“酸浸”步驟中,CoO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CoO+H2SO4CoSO4+H2O。

(3)假設(shè)“沉銅”后得到的濾液中c(Zn2+)和c(Co2+)均為0.10mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此時(shí)溶液中c(Co2+)=1.6×10-4mol·L-1,據(jù)此判斷能否實(shí)現(xiàn)Zn2+和Co2+的完全分離不能(填“能”或“不能”)。

(4)“沉錳”步驟中,生成1.0molMnO2,產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為4.0mol。

(5)“沉淀”步驟中,用NaOH調(diào)pH=4,分離出的濾渣是Fe(OH)3。

(6)“沉鈷”步驟中,控制溶液pH=5.0~5.5,加入適量的NaClO氧化Co2+,其反應(yīng)的離子方程式為2Co2++ClO-+5H2O2Co(OH)3↓+Cl-+4H+。

(7)根據(jù)題中給出的信息,從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是向?yàn)V液中繼續(xù)加氫氧化鈉至溶液8.2<pH<12,過(guò)濾。

19.(2024安徽,15,14分)精煉銅產(chǎn)生的銅陽(yáng)極泥富含Cu、Ag、Au等多種元素。研究人員設(shè)計(jì)了一種從銅陽(yáng)極泥中分離提取金和銀的流程,如下圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB族。

(2)“浸出液1”中含有的金屬離子主要是Cu2+。

(3)“浸取2”步驟中,單質(zhì)金轉(zhuǎn)化為HAuCl4的化學(xué)方程式為2Au+8HCl+3H2O22HAuCl4+6H2O。

(4)“浸取3”步驟中,“浸渣2”中的AgCl(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-。

(5)“電沉積”步驟中陰極的電極反應(yīng)式為[Ag(S2O3)2]3-+e-Ag↓+2S2O32-?！半姵练e”步驟完成后,陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為Na2S2O3(填化學(xué)式)。(6)“還原”步驟中,被氧化的N2H4與產(chǎn)物Au的物質(zhì)的量之比為3∶4。

(7)Na2S2O3可被I2氧化為Na2S4O6。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析S4O62-的結(jié)構(gòu)為(a)而不是(b)的原因:結(jié)構(gòu)(a)中電子云分布較均衡,結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)(b)正、負(fù)電中心不重合,極性較大,且存在過(guò)氧鍵,氧化性大于I2,故Na2S2O3不可被I2氧化為結(jié)構(gòu)(b)20.(2024廣東,18,14分)鎵(Ga)在半導(dǎo)體、記憶合金等高精尖材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種從電解鋁的副產(chǎn)品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取鎵及循環(huán)利用鋁的工藝如下。工藝中,LAEM是一種新型陰離子交換膜,允許帶負(fù)電荷的配離子從高濃度區(qū)擴(kuò)散至低濃度區(qū)。用LAEM提取金屬離子Mn+的原理如圖。已知:①pKa(HF)=3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp為4.0×10-10。③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可與2個(gè)Cl-配位,其他金屬離子與Cl-的配位可忽略。(1)“電解”中,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2O34Al+3O2↑。

(2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl4]-的離子方程式為Ga3++4Cl-[GaCl4]-。

(3)“還原”的目的:避免Fe元素以[FeCl4]-(填化學(xué)式)微粒的形式通過(guò)LAEM,從而有利于Ga的分離。

(4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-濃度越高,越有利于Ga的提取;研究表明,原料液酸度過(guò)高,會(huì)降低Ga的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入NaCl(填化學(xué)式),以進(jìn)一步提高Ga的提取率。

(5)“調(diào)pH”中,pH至少應(yīng)大于3.2,使溶液中c(F-)>c(HF),有利于[AlF6]3-配離子及Na3[AlF6]晶體的生成。若“結(jié)晶”后溶液中c(Na+)=0.10mol·L-1,則[AlF6]3-的濃度為4.0×10-7mol·L-1。

(6)一種含Ga、Ni、Co元素的記憶合金的晶體結(jié)構(gòu)可描述為Ga與Ni交替填充在Co構(gòu)成的立方體體心,形成如圖所示的結(jié)構(gòu)單元。該合金的晶胞中,粒子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)比Co∶Ga∶Ni=2∶1∶1,其立方晶胞的體積為8a3nm3。

21.(2024江蘇,14,15分)回收磁性合金釹鐵硼(Nd2Fe14B)可制備半導(dǎo)體材料鐵酸鉍和光學(xué)材料氧化釹。(1)釹鐵硼在空氣中焙燒轉(zhuǎn)化為Nd2O3、Fe2O3等(忽略硼的化合物),用0.4mol·L-1鹽酸酸浸后過(guò)濾得到NdCl3溶液和含鐵濾渣。Nd、Fe浸出率(浸出液中某元素的物質(zhì)的量某元素的總物質(zhì)的量×100%)隨浸取時(shí)間變化如圖1圖1①含鐵濾渣的主要成分為Fe2O3(填化學(xué)式)。

②浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是Fe2O3溶于鹽酸,c(H+)減小,Fe3+水解進(jìn)入濾渣。

(2)含鐵濾渣用硫酸溶解,經(jīng)萃取、反萃取提純后,用于制備鐵酸鉍。①用含有機(jī)胺(R3N)的有機(jī)溶劑作為萃取劑提純一定濃度的Fe2(SO4)3溶液,原理為(R3NH)2SO4+Fe3++SO42-+H2OH++(R3NH)2Fe(OH)(SO4)2(已知:(R3NH)2SO4+H++HSO4-2(R3NH·HSO4其他條件不變,水層初始pH在0.2~0.8范圍內(nèi),隨水層pH增大,有機(jī)層中Fe元素含量迅速增多的原因是c(OH-)增大,SO42-量增多,(R3NH)2SO4量增多,②反萃取后,Fe2(SO4)3經(jīng)轉(zhuǎn)化可得到鐵酸鉍。鐵酸鉍晶胞如圖2所示(圖中有4個(gè)Fe原子位于晶胞體對(duì)角線(xiàn)上,O原子未畫(huà)出),其中原子數(shù)目比N(Fe)∶N(Bi)=2∶1或8∶4。

(3)凈化后的NdCl3溶液通過(guò)沉釹、焙燒得到Nd2O3。①向NdCl3溶液中加入(NH4)2CO3溶液,Nd3+可轉(zhuǎn)化為Nd(OH)CO3沉淀。該反應(yīng)的離子方程式為Nd3++2CO32-+H2ONd(OH)CO3↓+HCO3②將8.84mgNd(OH)CO3(摩爾質(zhì)量為221g·mol-1)在氮?dú)夥諊斜簾?剩余固體質(zhì)量隨溫度變化曲線(xiàn)如圖3所示。550~600℃時(shí),所得固體產(chǎn)物可表示為NdaOb(CO3)c,通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該產(chǎn)物中n(Nd3+)∶n(CO32-)的比值2∶1(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程答案產(chǎn)物中Nd元素守恒,n(Nd3+)=n[Nd(OH)CO3]=8.第二階段的失重為CO2,m(CO2)=Δm2=7.60mg-6.72mg=0.88mg550~600℃時(shí)固體產(chǎn)物中n(CO32-n(Nd3+)∶n(CO32-)=0.04∶22.(2023全國(guó)甲,26,14分)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料,采用下列路線(xiàn)可制備粉狀BaTiO3。回答下列問(wèn)題:(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是。

(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS?！敖　睍r(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是(填標(biāo)號(hào))。

a.稀硫酸b.濃硫酸c.鹽酸d.磷酸(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取,是否可行?其原因是。

(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學(xué)方程式為。

(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇,產(chǎn)生的nCO2∶nCO=答案(1)作還原劑,將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于水的BaS(2)Ca2++S2-CaS↓(3)c(4)不可行,若直接酸浸,會(huì)導(dǎo)致CaS溶解,無(wú)法將S元素轉(zhuǎn)化為沉淀除去(5)TiCl4+3(NH4)2C2O4+BaCl2+H2OBaTiO(C2O4)2↓+H2C2O4+6NH4Cl(6)1∶123.(2023全國(guó)乙,27,15分)LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下:已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。回答下列問(wèn)題:(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。為提高溶礦速率,可采取的措施是(舉1例)。

(2)加入少量MnO2的作用是。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是。

(3)溶礦反應(yīng)完成后,反應(yīng)器中溶液pH=4,此時(shí)c(Fe3+)=mol·L-1;用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7,除去的金屬離子是。

(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有。

(5)在電解槽中,發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行,為保持電解液成分穩(wěn)定,應(yīng)不斷。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。

(6)煅燒窯中,生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是。

答案(1)MnCO3+H2SO4MnSO4+H2O+CO2↑將礦石粉碎(其他合理答案均可)(2)將Fe2+氧化為Fe3+H2O2在Fe3+、Mn2+等的催化作用下會(huì)快速分解(3)2.8×10-9Al3+(4)NiS、BaSO4(5)Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+補(bǔ)充MnSO4溶液,及時(shí)排出電解廢液(6)8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑24.(2023新課標(biāo),27,14分)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在,主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。已知:最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72-存在,在堿性介質(zhì)中以回答下列問(wèn)題:(1)煅燒過(guò)程中,釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽,其中含鉻化合物主要為(填化學(xué)式)。

(2)水浸渣中主要有SiO2和。

(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性,主要除去的雜質(zhì)是。

(4)“除硅磷”步驟中,使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。該步需要控制溶液的pH≈9以達(dá)到最好的除雜效果。若pH<9時(shí),會(huì)導(dǎo)致

;

pH>9時(shí),會(huì)導(dǎo)致

。

(5)“分離釩”步驟中,將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH<1時(shí),溶解為VO2+或VO3+;在堿性條件下,溶解為VO3-或VO43-。上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5A.酸性B.堿性C.兩性(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液,反應(yīng)的離子方程式為。

答案(1)Na2CrO4(2)Fe2O3(氧化鐵/三氧化鐵,鐵紅均可)(3)Al(OH)3(4)PO43-結(jié)合H+生成HPO42-/H2PO4-/H3PO4,不利于形成MgNH4PO4沉淀/不利于除盡磷Si不能除盡(除凈)/生成Mg(OH)2/消耗Mg2+(5)C(6)2Cr2O72-+3S2O25.(2023山東,17,12分)鹽湖鹵水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-和硼酸根等)是鋰鹽的重要來(lái)源。一種以高鎂鹵水為原料經(jīng)兩段除鎂制備Li2CO已知:常溫下,Ksp(Li2CO3)=2.2×10-2。相關(guān)化合物的溶解度與溫度的關(guān)系如圖所示。回答下列問(wèn)題:(1)含硼固體中的B(OH)3在水中存在平衡:B(OH)3+H2OH++[B(OH)4]-(常溫下,Ka=10-9.24);B(OH)3與NaOH溶液反應(yīng)可制備硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常溫下,在0.10mol·L-1硼砂溶液中,[B4O5(OH)4]2-水解生成等物質(zhì)的量濃度的B(OH)3和[B(OH)4]-,該水解反應(yīng)的離子方程式為,該溶液pH=。

(2)濾渣Ⅰ的主要成分是(填化學(xué)式);精制Ⅰ后溶液中Li+的濃度為2.0mol·L-1,則常溫下精制Ⅱ過(guò)程中CO32-濃度應(yīng)控制在mol·L-1以下。若脫硼后直接進(jìn)行精制Ⅰ,除無(wú)法回收HCl外,還將增加的用量(填化學(xué)式(3)精制Ⅱ的目的是;進(jìn)行操作X時(shí)應(yīng)選擇的試劑是,若不進(jìn)行該操作而直接濃縮,將導(dǎo)致。

答案(1)[B4O5(OH)4]2-+5H2O2B(OH)3+2[B(OH)4]-9.24(2)CaSO4、Mg(OH)25.5×10-3CaO、Na2CO3(3)除去精制Ⅰ引入的Ca2+鹽酸Li2CO3、LiOH與NaCl一同析出,造成沉鋰步驟制得的Li2CO3減少26.(2023湖南,17,15分)超純Ga(CH3)3是制備第三代半導(dǎo)體的支撐源材料之一。近年來(lái),我國(guó)科技工作者開(kāi)發(fā)了超純純化、超純分析和超純灌裝一系列高新技術(shù),在研制超純Ga(CH3)3方面取得了顯著成果。工業(yè)上以粗鎵為原料,制備超純Ga(CH3)3的工藝流程如下:已知:①金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和Al相似,Ga的熔點(diǎn)為29.8℃;②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作為配體;③相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn):物質(zhì)Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸點(diǎn)/℃55.734.642.4365.8回答下列問(wèn)題:(1)晶體Ga(CH3)3的晶體類(lèi)型是;

(2)“電解精煉”裝置如圖所示,電解池溫度控制在40~45℃的原因是,陰極的電極反應(yīng)式為;

(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的產(chǎn)物還包括MgI2和CH3MgI,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式;

(4)“殘?jiān)苯?jīng)純水處理,能產(chǎn)生可燃性氣體,該氣體主要成分是;

(5)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是;

A.流程中Et2O得到了循環(huán)利用B.流程中,“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在無(wú)水無(wú)氧的條件下進(jìn)行C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3),并蒸出Ga(CH3)3D.用核磁共振氫譜不能區(qū)分Ga(CH3)3和CH3I(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制備超純Ga(CH3)3,而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3的理由是;

(7)比較分子中的C—Ga—C鍵角大小:Ga(CH3)3Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”),其原因是。

答案(1)分子晶體(2)確保Ga處于液態(tài),易于分離GaO2-+3e-+2H2OGa+4OH-[或Ga(OH)4-+3e-Ga+4OH(3)Ga2Mg5+8CH3I+2Et2O2Ga(CH3)3(Et2O)+3MgI2+2CH3MgI(4)CH4(5)D(6)Ga(CH3)3與Et2O的沸點(diǎn)相近,不易分離,而Ga(CH3)3與NR3的沸點(diǎn)相差較大,將Ga(CH3)3(NR3)分解后,蒸餾時(shí)可得到超純Ga(CH3)3(7)>Ga(CH3)3中Ga采取sp2雜化,Ga(CH3)3(Et2O)中Ga采取sp3雜化,前者C—Ga—C的鍵角大于后者27.(2023遼寧,16,14分)某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。已知:物質(zhì)Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10-37.410-14.710-14.710-10.8回答下列問(wèn)題:(1)用硫酸浸取鎳鈷礦時(shí),提高浸取速率的方法為(答出一條即可)。

(2)“氧化”中,混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5),1molH2SO5中過(guò)氧鍵的數(shù)目為。

(3)“氧化”中,用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,Mn2+被H2SO5氧化為MnO2,該反應(yīng)的離子方程式為

(H2SO5的電離第一步完全,第二步微弱);濾渣的成分為MnO2、(填化學(xué)式)。

(4)“氧化”中保持空氣通入速率不變,Mn(Ⅱ)氧化率與時(shí)間的關(guān)系如下。SO2體積分?jǐn)?shù)為時(shí),Mn(Ⅱ)氧化速率最大;繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時(shí),Mn(Ⅱ)氧化速率減小的原因是

。

(5)“沉鈷鎳”中得到的Co(Ⅱ)在空氣中可被氧化成CoO(OH),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(6)“沉鎂”中為使Mg2+沉淀完全(25℃),需控制pH不低于(精確至0.1)。

答案(1)升高溫度、充分?jǐn)嚢?、粉碎礦物、適當(dāng)增大硫酸的濃度等(2)NA(3)Mn2++HSO5-+H2OMnO2↓+SO42-+3H+CaSO4、Fe(OH)3(4)9.0%SO2被HSO5-氧化,則與Mn2+反應(yīng)的HSO5-減少,導(dǎo)致Mn(Ⅱ)氧化速率減小(5)4Co(OH)2+O28.(2023浙江1月選考,18,10分)化合物X由三種元素組成,某學(xué)習(xí)小組按如下流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn):已知:白色固體A用0.0250molHCl溶解后,多余的酸用0.0150molNaOH恰好中和。請(qǐng)回答:(1)X的組成元素是,X的化學(xué)式是。

(2)寫(xiě)出B→C溶液呈棕黃色所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式。

(3)寫(xiě)出生成白色固體H的離子方程式。

(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)溶液I中的陽(yáng)離子。

答案(1)Ca、Cl、OCa(ClO4)2(2)8HI+NaClO44I2+NaCl+4H2O或12HI+NaClO44HI3+NaCl+4H2O(3)[Ag(NH3)2]++Cl-+2H+AgCl↓+2NH4(4)用玻璃棒蘸取溶液I,點(diǎn)在藍(lán)色石蕊試紙上,呈紅色說(shuō)明溶液中有H+;取溶液于試管中,加入NaOH至堿性,加熱,將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口,若試紙變藍(lán)說(shuō)明有NH29.(2022北京,18,14分)白云石的主要化學(xué)成分為CaMg(CO3)2,還含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制備高純度的碳酸鈣和氧化鎂,流程示意圖如下。已知:物質(zhì)Ca(OH)2Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ksp5.5×10-65.6×10-123.4×10-96.8×10-6(1)白云石礦樣煅燒完全分解的化學(xué)方程式為。

(2)NH4Cl用量對(duì)碳酸鈣產(chǎn)品的影響如下表所示。n(NH4Cl)/n(CaO)氧化物(MO)浸出率/%產(chǎn)品中CaCO3純度/%產(chǎn)品中Mg雜質(zhì)含量/%(以MgCO3計(jì))CaOMgO計(jì)算值實(shí)測(cè)值2.1∶198.41.199.199.7—2.2∶198.81.598.799.50.062.4∶199.16.095.297.62.20備注:i.MO浸出率=(浸出的MO質(zhì)量/煅燒得到的MO質(zhì)量)×100%(M代表Ca或Mg)ii.CaCO3純度計(jì)算值為濾液A中鈣、鎂全部以碳酸鹽形式沉淀時(shí)計(jì)算出的產(chǎn)品中CaCO3純度。①解釋“浸鈣”過(guò)程中主要浸出CaO的原因是。

②沉鈣反應(yīng)的離子方程式為。

③“浸鈣”過(guò)程不適宜選用n(NH4Cl)∶n(CaO)的比例為。

④產(chǎn)品中CaCO3純度的實(shí)測(cè)值高于計(jì)算值的原因是。

(3)“浸鎂”過(guò)程中,取固體B與一定濃度的(NH4)2SO4溶液混合,充分反應(yīng)后MgO的浸出率低于60%。加熱蒸餾,MgO的浸出率隨餾出液體積增大而增大,最終可達(dá)98.9%。從化學(xué)平衡的角度解釋浸出率增大的原因是。

(4)濾渣C中含有的物質(zhì)是。

(5)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是。

答案(1)CaMg(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑(2)①Ksp[Ca(OH)2]?Ksp[Mg(OH)2],在一定量NH4Cl溶液中,CaO先浸出②Ca2++2NH3+CO2+H2OCaCO3↓+2NH4③2.4∶1④Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),CaCO3優(yōu)先析出,沉鈣過(guò)程中耗NH3且少量NH3揮發(fā),減少M(fèi)gCO3析出(3)MgO+H2OMg(OH)2,Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3+2H2O,隨大量氨氣逸出,平衡正向移動(dòng)(4)Fe2O3、SiO2、CaSO4、Mg(OH)2(MgO)(5)NH4Cl、(NH4)2SO4、CO2、NH330.(2022湖北,18,13分)全球?qū)︿囐Y源的需求不斷增長(zhǎng),“鹽湖提鋰”越來(lái)越受到重視。某興趣小組取鹽湖水進(jìn)行濃縮和初步除雜后,得到濃縮鹵水(含有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+),并設(shè)計(jì)了以下流程通過(guò)制備碳酸鋰來(lái)提取鋰。25℃時(shí)相關(guān)物質(zhì)的參數(shù)如下:LiOH的溶解度:12.4g/100gH2O化合物KspMg(OH)25.6×10-12Ca(OH)25.5×10-6CaCO32.8×10-9Li2CO32.5×10-2回答下列問(wèn)題:(1)“沉淀1”為。

(2)向“濾液1”中加入適量固體Li2CO3的目的是。

(3)為提高Li2CO3的析出量和純度,“操作A”依次為、、洗滌。

(4)有同學(xué)建議用“侯氏制堿法”的原理制備Li2CO3。查閱資料后,發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)對(duì)常溫下的LiHCO3有不同的描述:①是白色固體;②尚未從溶液中分離出來(lái)。為探究LiHCO3的性質(zhì),將飽和LiCl溶液與飽和NaHCO3溶液等體積混合,起初無(wú)明顯變化,隨后溶液變渾濁并伴有氣泡冒出,最終生成白色沉淀。上述現(xiàn)象說(shuō)明,在該實(shí)驗(yàn)條件下LiHCO3(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”),有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為。

(5)他們結(jié)合(4)的探究結(jié)果,擬將原流程中向“濾液2”加入Na2CO3改為通入CO2。這一改動(dòng)能否達(dá)到相同的效果,作出你的判斷并給出理由。

答案(1)Mg(OH)2(2)沉淀Ca2+(3)蒸發(fā)濃縮趁熱過(guò)濾(4)不穩(wěn)定2Li++2HCO3-Li2CO3↓+CO2↑+H2O(5)能達(dá)到相同效果,通入過(guò)量的CO2時(shí)LiOH轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iHCO3,結(jié)合(4)的探究結(jié)果,LiHCO3會(huì)很快轉(zhuǎn)化成Li2CO331.(2022山東,17,13分)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏,工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)酸解時(shí)有HF產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6,離子方程式為。

(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見(jiàn)下表。精制Ⅰ中,按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1加入Na2CO3脫氟,充分反應(yīng)后,c(Na+)=mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10-64.0×10-69.0×10-41.0×10-10(3)SO42-濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí),石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后,在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中,石膏存在形式為(填化學(xué)式);洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水,原因是,回收利用洗滌液X的操作單元是;一定溫度下,石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關(guān)系如圖乙所示,下列條件能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化的是圖乙A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30D.80℃、P2O5%=10、SO3%=10答案(1)6HF+SiO22H++SiF62-+2H2(2)2.0×10-2SO(3)CaSO4·0.5H2O抑制CaSO4的溶解酸解AD32.(2022廣東,18,14分)稀土(RE)包括鑭、釔等元素,是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理,一種從該類(lèi)礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下:已知:月桂酸(C11H23COOH)熔點(diǎn)為44℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下,稀土離子保持+3價(jià)不變;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見(jiàn)下表。離子Mg2+Fe3+Al3+RE3+開(kāi)始沉淀時(shí)的pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全時(shí)的pH/3.24.7/(1)“氧化調(diào)pH”中,化合價(jià)有變化的金屬離子是。

(2)“過(guò)濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至的范圍內(nèi),該過(guò)程中Al3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“過(guò)濾2”后,濾餅中檢測(cè)不到Mg元素,濾液2中Mg2+濃度為2.7g·L-1。為盡可能多地提取RE3+,可提高月桂酸鈉的加入量,但應(yīng)確?！斑^(guò)濾2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于mol·L-1(保留兩位有效數(shù)字)。

(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是。

②“操作X”的過(guò)程為:先,再固液分離。

(5)該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有(寫(xiě)化學(xué)式)。

(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類(lèi)催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí),生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移mol電子。

②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí),能在堿性溶液中高效催化O2的還原,發(fā)生的電極反應(yīng)為。

答案(1)Fe2+(2)4.7≤pH<6.2Al3++3OH-Al(OH)3↓(3)4.0×10-4(4)①加熱可以加快反應(yīng)速率,并防止生成的月桂酸凝固阻礙反應(yīng)物相互接觸,攪拌可以使(C11H23COO)3RE與鹽酸充分接觸發(fā)生反應(yīng),加快RE3+溶出②降溫至44℃以下(5)MgSO4、C11H23COOH(或C11H23COONa)(6)①15②O2+2H2O+4e-4OH-33.(2022全國(guó)甲,26,14分)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料,在防腐、電鍍、醫(yī)學(xué)上有諸多應(yīng)用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備,菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質(zhì)為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下:本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數(shù)如下表:離子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg2+Ksp4.0×10-386.7×10-172.2×10-208.0×10-161.8×10-11回答下列問(wèn)題:(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學(xué)方程式為。

(2)為了提高鋅的浸取效果,可采取的措施有、。

(3)加入物質(zhì)X調(diào)溶液pH=5,最適宜使用的X是(填標(biāo)號(hào))。

A.NH3·H2OB.Ca(OH)2C.NaOH濾渣①的主要成分是、、。

(4)向80~90℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾,濾渣②中有MnO2,該步反應(yīng)的離子方程式為。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是。

(6)濾渣④與濃H2SO4反應(yīng)可以釋放HF并循環(huán)利用,同時(shí)得到的副產(chǎn)物是、。

答案(1)ZnCO3ZnO+CO2↑(2)升高溫度、不斷攪拌、充分粉碎、適當(dāng)提高硫酸濃度等(任選兩個(gè),答案合理即可)(3)BSiO2Fe(OH)3CaSO4(4)MnO4-+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H(5)除去銅離子(6)硫酸鈣硫酸鎂34.(2022全國(guó)乙,26,14分)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源,通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表:難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10-87.4×10-141.1×10-102.6×10-9一定條件下,一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表:金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2開(kāi)始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列問(wèn)題:(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為,用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因:。

(2)在“脫硫”中,加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化,原因是。

(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),還要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是;

(ⅱ)H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,其化學(xué)方程式為

;

(ⅲ)H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2,H2O2的作用是。

(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9,濾渣的主要成分是。

(5)“沉鉛”的濾液中,金屬離子有。

答案(1)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)存在沉淀溶解平衡PbSO4(s)Pb2+(aq)+SO42-(aq),已知Ksp(PbCO3)?Ksp(PbSO4